JP2013076533A - 冷凍空調用圧縮機及び冷凍空調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】摺動部を有する冷媒圧縮部を備え、冷媒であるジフルオロメタンと、冷凍機油とを封入した冷凍空調用圧縮機であって、前記冷凍機油は、40℃における動粘度が40〜100mm2/sであり、前記冷凍機油が環状ケタール化合物もしくは環状アセタール化合物であり、冷媒と冷凍機油との低温側臨界溶解温度を−10℃以下とする。
【選択図】図2
Description
ジフルオロメタン冷媒用の冷凍機油として、特許文献1及び特許文献2に、ジフルオロメタンに対して相溶性を示すポリオールエステル油が開示されている。
また、冷凍機油は、密閉型電動圧縮機に使用され、その摺動部の潤滑、密封、冷却等の役割を果たすものである。冷凍空調用冷凍機油で最も重要な特性は、冷媒との相溶性であり、室外機に配置される圧縮機内で液冷媒と冷凍機油の二層分離が発生すると、各摺動部に分離した液冷媒が供給されてしまい、潤滑不良を起こす懸念がある。さらに、圧縮機運転中に機械的な作用により冷凍機油がミスト状となってサイクル側に吐出されるが、相溶性が劣ると、サイクルの低温部で冷凍機油が滞留してしまい、圧縮機への油戻り量が減少する。特に、パッケージエアコンやマルチタイプエアコンでは、サイクルを構成する配管が長いため、冷媒との相溶性に優れる冷凍機油を用いる必要がある。
前記冷凍機油は、40℃における動粘度が40〜100mm2/s(秒)であり、下記化学式(1)で表わされる化合物(式中、R1〜R2は、水素もしくは炭素数1〜3のアルキル基を表す。)を基油とすることを特徴とする。
前記冷凍機油は、下記化学式(1)で表される40℃における動粘度が40〜100mm2/sの化合物(式中、R1〜R2は、水素もしくは炭素数1〜3のアルキル基を表す。)からなる基油と、下記化学式(2)で表される添加ポリオールエステル油(式中、R3は炭素数7〜9のアルキル基を表す。)を含み、前記添加ポリオールエステル油の組成が1〜10重量%であることを特徴とする。
ケトンやアルデヒドは、炭素数2〜6が良く、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、2-メチルブチルアルデヒド等があげられる。
次に、添加ポリオールエステル油は、下記化学式(2)で表される化合物(式中、R3は炭素数7〜9のアルキル基を表す。)であり、多価アルコールと一価の脂肪酸との縮合反応により得られる熱安定性に優れるヒンダードタイプが好ましい。
(冷媒との相溶性評価)
冷凍空調用圧縮機に封入される冷媒及び冷凍機油の相溶性は、前述したように冷凍サイクルから圧縮機への油戻り(圧縮機内部の油量を確保)あるいは熱交換効率の維持等、圧縮機の信頼性を保証する面で重要な特性の一つである。
(B)ヒンダードタイプポリオールエステル油(H−POE)(ペンタエリスリトール系の2−エチルヘキサン酸/3,5,5−トリメチルヘキサン酸の混合脂肪酸エステル油):40℃粘度64.9mm2/s
(C)ヒンダードタイプポリオールエステル油(H−POE)(トリメチロールプロパン系の3,5,5−トリメチルヘキサン酸の脂肪酸エステル油):40℃粘度51.6mm2/s
(D)ポリビニルエーテル油(PVE)(アルコキシビニルの重合体であり、アルコキシ基がエチルオキシ基及びイソブチルオキシ基である共重合体エーテル油):40℃粘度64.9mm2/s
(E)ポリビニルエーテル油(PVE)(アルコキシビニルの重合体であり、アルコキシ基がエチルオキシ基であるエーテル油):40℃粘度67.8mm2/s
(F)ナフテン系鉱油:40℃粘度54.1mm2/s
(G)ヒンダードタイプポリオールエステル油(H−POE)(ネオペンチルグリコール系の2−エチルヘキサン酸の脂肪酸エステル油):40℃粘度7.5mm2/s
表1は、冷媒であるジフルオロメタン(HFC32)と冷凍機油との相溶性評価の結果を示したものである。本表において、現在の冷媒R410Aを用いた冷凍空調装置に主に使用されている冷凍機油の相溶性評価の結果は、比較例7及び8として示してある。
(鉄系材料への吸着性評価)
冷凍機油として重要特性である相溶性が得られた実施例1の化合物において、潤滑性を得るため、下記化学式(2)で表される添加ポリオールエステル油(式中、R3は炭素数7〜9のアルキル基を表す。)を前記化合物に対して1〜10重量%配合することで冷凍空調用圧縮機及び装置の信頼性が大幅に向上する。
を用いて前記吸着性の評価を実施した。その評価結果として、酸化鉄粉に対する化合物の吸着量を測定した結果を表2に示す。
エステル基に含まれるカルボニル(C=O)の酸素は負に帯電する傾向がある。これに対して、酸化鉄表面は一般に水和され、水酸基になっている。このため、酸化鉄表面の水酸基に存在する水素とエステル基の酸素との間にクーロン力による引力が生じ、吸着しやすくなると考えられる。
(潤滑性評価)
実施例で吸着性が確認された冷凍機油の潤滑性を評価した。シェル式四球摩擦摩耗試験機を用い、冷凍機油の潤滑性を評価した。1/2インチSUJ2鋼球を試験片とし、荷重:280N、温度:120℃、回転速度:1200/min、時間:10minで試験した後の固定試験片の摩耗痕径(3個平均)と摩擦係数を測定した。冷凍機油主剤として、(A)を用い、そこに(H)添加ポリオールエステル油を配合したものを評価した。また、(A)にTCP:トリクレジルホスフェートを配合された冷凍機油を評価した。比較例9〜11として、(A)単独、(A)に対して(H)の配合量を1.0重量%未満の冷凍機油、および10重量%を超える冷凍機油を評価した。
各冷凍機油の潤滑性を評価した結果を表3に示す。
(空調実機評価)
図1は、本実施例で用いた冷暖房兼用のルームエアコンの概略を示したものである。
Claims (5)
- 請求項1または2に記載の冷凍空調用圧縮機において、
前記冷凍機油は、環状ケタール化合物もしくは環状アセタール化合物であることを特徴とする冷凍空調用圧縮機。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の冷凍空調用圧縮機において、
前記冷媒と冷凍機油との低温側臨界溶解温度が−10℃以下であることを特徴とする冷凍空調用圧縮機。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍空調用圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
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